密排六方金属中纳米尺度晶粒再取向微观机制及力学行为研究

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基本信息

  • 批准号:
    11772043
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    56.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0805.微纳米力学与多尺度力学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Due to limited number of slip systems in hexagonal close-packed (hcp) metals, the crystal reorientations including twinning, basal/prismatic (BP) transformation and double twinning, are important plastic deformation behaviors, and have close relationship with the strength and ductility of hcp metals. In this project, we focus on study of the micromechanism of nanoscale crystal reorientation and related mechanical behavior. At first, atomistic simulations are applied to investigate the original nucleation and growth of different reoriented crystal at different temperatures and loading conditions, and investigate the influence of crystal reorientation on the slip and other plastic deformation mechanisms. We will specially consider the effect of initial defects and alloy elements on the migration of {10-12} twin boundary and BP interface, and analyze the dislocation mechanism and shuffle mechanism by using the potential energy landscape searching technique at different stress and temperatures. Moreover, based on the study of the double twin and other nanoscale crystal reorientations, the relationship between the migration mechanism of the complex interfaces and the mechanical behavior will be discussed. We will apply this research mainly on magnesium single crystal, and also on other hcp metals. This research will be helpful for understanding the basic theory on strengthening and toughening of hcp metals, and it is important for the optimization design of mechanical properties in hcp metals.
由于密排六方金属可同时启动滑移系数量有限,包含孪晶、基面/柱面(BP)转变、双孪晶等在内的各种晶粒再取向行为是最基本的塑性变形方式之一,与密排六方金属的力学性能和强韧化机理密切相关。本课题以纳米尺度晶粒再取向微观机制和力学行为作为研究对象,首先运用原子模拟方法研究不同载荷和温度条件下纳米尺度再取向晶粒的自然形核和扩展机制,探讨晶粒再取向对滑移等塑性变形行为的影响;考虑初始缺陷及合金元素对{10-12}孪晶界和BP界面迁移机制的影响,并通过引入势能形貌探索方法分析不同应力和温度时界面迁移的位错机制和曳步机制;分析双孪晶和其它纳米尺度晶粒再取向行为,探讨复杂界面形核和迁移的微观机制与密排六方金属力学性能的关系。本研究将基于镁单晶开展,并扩展到其它密排六方金属,是密排六方金属强韧化机制研究的理论基础,对于力学性能的优化设计具有重要意义。

结项摘要

密排六方金属中包含孪晶、基面/柱面(BP)转变、双孪晶等在内的各种晶粒再取向行为是最基本的塑性变形方式之一,与密排六方金属的力学性能和强韧化机理密切相关。本项目主要基于原子尺度模拟方法,研究了密排六方金属中以晶粒再取向为主的塑性变形微观机制及相关力学行为。主要研究成果包括:(1)通过分子动力学模拟,探讨了不同密排六方金属塑性变形的微观机制及温度和应变率效应,表明以基面-柱面转变主导的晶格再取向机制为热激活塑性机制;(2)运用分子动力学和系统势能形貌探索方法研究了拉伸孪晶形核和生长的能量学特征,对于扩展孪晶的形核和生长机制给出了定量的描述;(3)运用分子动力学方法和实验表征,分析了压缩孪晶的孪生位错矢量,并在模拟中发现和分析了一种反常剪切方向的非常规{10-11}孪生机制;(4)运用分子动力学方法研究了类双孪晶、纳米孪晶和分级纳米孪晶的塑性变形机制及强韧化机理,探讨了通过界面微结构调控实现密排六方金属强韧化设计的微观机理。上述研究深入探索了密排六方金属和合金塑性变形的微观机制,对于密排六方金属强韧化设计具有重要的理论和实践意义。

项目成果

期刊论文数量(27)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Strain rate effect on dislocation climb mechanism via self-interstitials
应变率通过自填隙对位错攀爬机制的影响
  • DOI:
    10.1016/j.msea.2017.12.002
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Materials Science and Engineering A-Structural Materials Properties Microstructure and Processing
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Tang Xiao Zhi;Guo Ya Fang;Sun Lixin;Fan Yue;Yip Sidney;Yildiz Bilge
  • 通讯作者:
    Yildiz Bilge
Unusual shear induced unconventional {1¯011} twinning in Mg
镁中异常剪切引起的非常规{1´011}孪晶
  • DOI:
    10.1016/j.scriptamat.2020.01.020
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Scripta Materialia
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Shao-Lin Ma;Xiao-Zhi Tang;Qun Zu;Ya-Fang Guo
  • 通讯作者:
    Ya-Fang Guo
密排六方金属中的孪生及孪晶位错机制
  • DOI:
    10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2021.017
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    固体力学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭雅芳;汤笑之;俎群
  • 通讯作者:
    俎群
Plastic deformation mechanisms of hierarchical double contraction nanotwins in Mg
镁中分级双收缩纳米孪晶的塑性变形机制
  • DOI:
    10.1007/s10853-020-04789-y
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Materials Science
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Xiao-Wei Hou;Xiao-Zhi Tang;Qun Zu;Ya-Fang Guo
  • 通讯作者:
    Ya-Fang Guo
Double twin-like crystalline reorientations in Mg single crystals: Molecular dynamics simulations
镁单晶中的双孪晶晶体重新取向:分子动力学模拟
  • DOI:
    10.1016/j.commatsci.2018.04.012
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Computational Materials Science
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Zu Qun;Tang Xiaozhi;Zhang Huishi;Guo Yafang
  • 通讯作者:
    Guo Yafang

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其他文献

镁单晶低温压缩形变机制的原子模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    计算力学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    俎群;郭雅芳;汤笑之
  • 通讯作者:
    汤笑之
Atomistic simulation of martensitic phase transformation at the crack tip in B2 NiAl
B2 NiAl 裂纹尖端马氏体相变的原子模拟
  • DOI:
    10.1016/j.actamat.2007.03.002
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Acta Materialia
  • 影响因子:
    9.4
  • 作者:
    郭雅芳
  • 通讯作者:
    郭雅芳
纳米铜薄膜塑性变形中空位型缺陷形核与演化的分子动力学研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Acta Physica Sinica
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    徐爽;郭雅芳
  • 通讯作者:
    郭雅芳
铁中Ⅰ型裂纹裂尖场的有限元模拟与形变分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    科学技术与工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭雅芳;刘磊
  • 通讯作者:
    刘磊
Finite element analysis of γ`-phase raft mechanism in a Nickel-based single crystal superalloy
镍基单晶高温合金γ相筏机制的有限元分析
  • DOI:
    10.1111/ejn.15814
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国有色金属学会会刊(英文版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴文平;郭雅芳
  • 通讯作者:
    郭雅芳

其他文献

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郭雅芳的其他基金

密排六方金属界面微结构演化与强韧化机制研究
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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